Способ получения огнезащитного покрытия для резин

Способ получения огнезащитного покрытия для резин

Реферат

Изобретение относится к способам огнезащиты материалов путем нанесения огнезащитного покрытия. Может быть использован в различных областях промышленности для огнезащиты резин.

Известен способ получения теплозащитного покрытия, включающий нанесение в один или несколько слоев на защищенную поверхность любым известным способом (кистью, валиком, пульверизатором и др.) раствора хлорсульфированного полиэтилена и стеариновой кислоты, содержащего гранулы графита, химически окисленного, аммонийные соли или буру, или борную кислоту, или окись сурьмы, или их смеси, окись магния, окись цинка и дифенилгуанидин. (Пат. 2210582, Россия, C09D 123/34, C09D 5/18; Опубл. 20.08.2003).

Однако теплозащитное покрытие по данному способу не предназначено для огнезащиты резин.

Известен способ получения теплозащитного покрытия, включающий нанесение состава из жидкого натриевого стекла отвердителя - кремнефтористого натрия, наполнителя - шамота, аэросила и стеклянных нитей длиной 5-10 мм, пигмента неорганического и кристаллогидратов, в один или несколько слоев на защищаемую поверхность любым известным способом (кистью, валиком, краскораспылителем). Время высыхания пленки состава до отлипа при 15-35°C не более 2 ч. Последний слой состава сушится в течение 5-6 ч при 15-35°C. Затем на поверхность, покрытую "компонентом 2", наносят внешний слой хлорсульфированного полиэтилена толщиной 40-80 мкм и сушат 0,5 ч при 15-35°C (Пат. 2162871, Россия, C09D 123/34, C09D 1/02, C09D 5/18; Опубл. 10.02.2001).

Однако теплозащитное покрытие по данному способу не обладает необходимой эластичностью и имеет сложный состав.

Известен способ получения покрытий из композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена путем его растворения в растворителе с введением наполнителя и отвердителя, отличающийся тем, что хлорсульфированный полиэтилен растворяют в смеси винилароматического мономера, выбранного из группы стирол, α-метилстирол, винилтолуол, с фосфорсодержащим диметакрилатом при весовом соотношении (0,88-0,95):(0,12-0,05) соответственно, при общем весовом соотношении хлорсульфированный полиэтилен : винилароматические мономеры (0,1-0,25):1,0 соответственно, а формирование покрытия осуществляют методом свободного литья с одновременной сополимеризацией в массе компонентов раствора в присутствии окислительно-восстановительной системы, состоящей из пероксидного инициатора и третичного ароматического амина в качестве отвердителя при комнатной температуре (Пат. 2171269, Россия, C09D 123/34; Опубл. 27.07.2001).

Однако, указанная композиция по данному способу предназначена для получения твердых покрытий для полов и кровли.

Известен способ получения состава для огнезащитного покрытия, включающий раствор хлорсульфированного полиэтилена в органическом растворителе и жидкого стекла в виде водного раствора силикатов металлов или четвертичного аммония. (Пат. 2202577, Россия, C09D 5/18, C09D 1/04, C09D 123/34; Опубл. 20.04.2003).

Однако указанный состав по данному способу предназначен для огнезащиты древесины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения состава для теплозащитных покрытий, заключающийся в смешении хлорсульфированного полиэтилена, толуола, терморасширяющегося графита, окиси цинка, окиси магния, стеариновой кислоты, дифенилгуанидина, фосфатов аммония и алюминиевой пасты. (Пат. 2186813, Россия, C09D 123/34; Опубл. 10.08.2002).

Однако состав по данному способу имеет более сложную рецептуру и требует предварительного отдельного приготовления раствора хлорсульфированного полиэтилена и смеси остальных компонентов.

Задача: разработка способа получения огнезащитного покрытия на основе хлорсульфированного полиэтилена для резин.

Техническим результатом является обеспечение высокой огнезащиты покрытия и повышенной адгезии к резине.

Поставленный технический результат достигается тем, что способ получения огнезащитного покрытия для резин путем нанесения покрытия на основе хлорсульфированного полиэтилена, органического растворителя-толуола в сочетании с фосфорсодержащим соединением, и последующей сушки покрытия при комнатной температуре, причем в качестве фосфорсодержащего соединения используют фосфорборазотсодежащий олигомер, предварительно полученный в результате взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина в массовом соотношении 2,5:1:2,5 в количестве 0,5-3,0 мас.ч. на 100 мас.ч. покрытия, причем покрытие наносят слоем толщиной 1 мм, а сушку осуществляют в течение 1 суток.

Хлорсульфированный полиэтилен является основным пленкообразующим в лакокрасочных антикоррозионных покрытиях (ТУ 6-55-9-90).

Толуол является органическим растворителем (ГОСТ 14710-78).

В качестве фосфорсодержащего соединения используется фосфорборазотсодержащий олигомер (ФЭДА), предварительно полученный в результате взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина в массовом соотношении 2,5:1:2,5. Борат метилфосфита использовался ранее для огнезащитной модификации целлюлозных материалов (Пат. РФ 2254341 C1, C08B 15/05, опубл. 20.06.05).

Наличие в составе фосфорборазотсодержащего олигомера атомов фосфора, бора и азота, являющихся ингибиторами процессов горения и окисления, придает огнестойкость композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена. Кроме того, значительное содержание фосфора и бора в структуре вещества, способствует достижению максимального результата, не прибегая к использованию больших концентраций.

Для проведения сравнительных испытаний было приготовлено 4 варианта композиций и композиция по контрольному примеру, рецептуры которых представлены в табл.2.

Данный состав позволяет получать покрытия на основе хлорсульфированного полиэтилена с повышенной огнезащитой и адгезией к вулканизованной резине. Использование 15%-ных растворов в толуоле хлорсульфированного полиэтилена наиболее оптимально. При увеличении концентрации повышается вязкость растворов, что создает технологические трудности при нанесении покрытий и приводит к ухудшению огнезащитных свойств покрытия.

Использование растворов меньшей концентрации приводит к увеличению объема составов для получения покрытия необходимой толщины. Уменьшение содержания ФЭДА приводит к снижению огнестойкости, а повышение его содержания способствует увеличению времени отверждения композиции и снижению адгезии к вулканизованной резине.

Для приготовления ФЭДА в мешалку загружают 1 мас.ч. эпоксидной смолы ЭД-20 и 2,5 мас.ч. анилина, перемешивают до получения однородной массы. Затем медленно по каплям добавляют 2,5 мас.ч. бората метилфосфита, не допуская разогрева реакционной массы выше 25°C. Синтез ведется при постоянном перемешивании. Время приготовления ФЭДА составляет 2,5-3 часа. Некоторые физические свойства олигомера представлены в таблице 1.

Таблица 1
Физические свойства	Значение
Относительная плотность, г/см3	1,4914-1,5478
Показатель преломления	1,461-1,496

Способ нанесения огнезащитного покрытия на резину осуществляется следующим образом.

Перед нанесением покрытия на основе хлорсульфированного полиэтилена в композицию вводится предварительно полученный фосфорборазотсодержащий олигомер. Данный способ применяется для огнезащиты резин. Полученный состав наносится многократно на образцы резин с помощью кисти слоем толщиной 1 мм. Образцы с нанесенным на них покрытием высушиваются на воздухе в течение 1 суток при нормальных условиях.

Таблица 2
Компонент	Контрольный пример	Содержание компонентов, мас.ч., в композиции
1	2	3	4
Хлорсульфированный полиэтилен	15,0	15,0	15,0	15,0	15,0
Толуол	85,0	85,0	85,0	85,0	85,0
ФЭДА	-	0,5	1,0	2,0	3,0

Сравнительные испытания адгезионных свойств покрытий по всем вариантам заявленной композиции и по примеру к вулканизованной резине на основе бутадиеннитрильного каучука (СКН-18) и хлоропренового каучука (Неопрен АС) и этиленпропиленового каучука (СКЭПТ-40) приведены в табл.3.

Предлагаемые покрытия исследовались на адгезионную прочность при сдвиге, достигаемую при выдерживании под грузом 2 кг, при комнатной температуре (20°C) в течение 24 часов. Данные представлены в таблице 2, из которой видно, что наилучшие результаты получены при использовании состава композиции 2-3.

Адгезионную прочность при сдвиге определяли на разрывной машине МРС-250 (РТМ 12126-88). Технология склеивания образцов следующая. Одноразовое нанесение приготовленного покрытия на подготовленную поверхность, сушка пленки при комнатной температуре (20°C) в течение 1-2 минут, после чего производилось плотное прижатие склеиваемых поверхностей.

Предлагаемое покрытие обеспечивает значительное увеличение адгезионных свойств к вулканизованной резине по сравнению с контрольным примером. Так, адгезионная прочность при сдвиге покрытия к вулканизованной резине на основе Неопрена AC по контрольному примеру составляет 0,22 МПа, а с использованием ФЭДА - 0,39 МПа (состав 3).

Таблица 3
Испытания	Содержание фосфорсодержащего соединения, мас.ч.
Без фосфорсодержащего соединения	1	2	3	4
0,5	1,0	2,0	3,0
Адгезия к резине на основе СКЭПТ-40, МПа	0,39	0,44	0,49	0,45	0,41
Адгезия к резине на основе СКН-18, МПа	0,34	0,40	0,38	0,36	0,35
Адгезия к резине на основе Неопрен, МПа	0,22	0,34	0,35	0,39	0,34
Коксовый остаток при температуре пиролиза 500°C, %
- 10 минут	33	38	43	55	69
- 20 минут	24	27	31	48	56
- 30 минут	5	7	11	19	32
Огнестойкость	Горит	Затухает	Затухает	Затухает	Затухает

С целью определения эффективности разработанных огнезащитных составов проведены испытания покрытий путем воздействия на обработанный образец вулканизованной резины источника открытого огня. Толщина огнезащитного покрытия 1,0 мм. Заявленная толщина покрытия объясняется тем, что при уменьшении толщины покрытия не достигаются необходимые огнезащитные свойства, а увеличение толщины покрытия ведет к возрастанию времени отверждения композиции. Перед измерениями покрытые образцы высушиваются при комнатной температуре не менее 24 часов.

Полученные образцы подвергают исследованию на стойкость к горению (ОСТ 1 90094-79), стойкости к термоокислительной деструкции (исследования проводились при температуре 500°C в течение 10-30 минут). Полученные результаты приведены в таблице 3.

Из таблицы 3 видно, что предлагаемые покрытия проявляют большую стойкость к термоокислительной деструкции. Например, наличие коксового остатка 32% при 500°C у состава по рецепту 4 свидетельствует об эффективном огнезащитном действии.

Исследование стойкости к воздействию огня показывает, что пленки покрытий затухают после вынесения из источника пламени.

Таким образом, введение в композиции ФЭДА обеспечивает высокую огнестойкость покрытия и улучшенную адгезию к резинам на основе различных каучуков.

Способ получения огнезащитного покрытия для резин путем нанесения покрытия на основе хлорсульфированного полиэтилена, органического растворителя-толуола в сочетании с фосфорсодержащим соединением, и последующей сушки покрытия при комнатной температуре, отличающийся тем, что в качестве фосфорсодержащего соединения используют фосфорборазотсодержащий олигомер, предварительно полученный в результате взаимодействия бората метилфосфита, эпоксидной смолы ЭД-20 и анилина в массовом соотношении 2,5:1:2,5 в количестве 0,5-3,0 мас.ч. на 100 мас.ч. покрытия, причем покрытие наносят слоем толщиной 1 мм, а сушку осуществляют в течение 1 суток.